一种多回路配电电缆交叠状态电磁分布特征模拟装置及方法与流程

本发明属于配电电缆检测，具体涉及多回路的配电电缆交叠状态下的电磁分布模拟装置及方法。

背景技术：

1、中压配电电缆是城市配电网络以及工业送电网络中的关键设备。但由于现场安装工艺问题以及恶劣的敷设环境，配电电缆绝缘在运行过程中可能会逐渐劣化，最终导致绝缘击穿造成事故。为保障电缆的安全可靠运行，工作人员往往采用带电或停电的手段对电缆进行检测或试验。若是带电检测，检测信号往往受到周围空间(电缆沟中的其他在运行的电缆)的电磁干扰；若是停电检测，则根据安全规定，需要先对电缆是否带电进行判定，判定手段也往往采用高频电磁脉冲耦合信号，同样受到周围电磁干扰，可能造成误判，造成人身安全事故。

2、然而，电缆沟道中环境十分复杂，且不同回路的配电电缆相互交叠，若不对复杂环境的电缆沟道中电磁信号进行相应的模拟分析，掌握多电缆交叠情况下的电磁干扰特性，将会对现场检测造成较大的干扰。

技术实现思路

1、本发明提供了一种多回路配电电缆交叠状态电磁分布特征模拟装置及方法，能够同时模拟多段不同电缆交叠状态，实现对电缆沟道中电缆群的真实模拟。

2、为达到上述目的，本发明一种多回路配电电缆交叠状态电磁分布特征模拟装置，包括调相单元、升流单元、高频信号耦合单元、电缆以及电磁信号测量单元，电缆包括n个通过电缆交叠单元连接的电缆段；调相单元的输入端用于连接工频电源，输出端与升流单元原边连接，升流单元副边通过高频信号耦合单元与电缆首端连接，电缆末端与升流单元副边连接，电缆包括n个电缆段和连接n个电缆段的交叠单元，每个电缆段上安装有电磁信号测量单元。

3、进一步的，升流单元包括三相穿心式变压器、三相金属导杆、绝缘支撑件、电磁屏蔽箱体、第一端部线芯插头和第二端部线芯插头，三相穿心式变压器、三相金属导杆和绝缘支撑件均设置在电磁屏蔽箱体中；

4、金属导杆两端均分别设置有用于连接电缆首尾两端的第一端部线芯插头和第二端部线芯插头，第一端部线芯插头和第二端部线芯插头穿过电磁屏蔽箱体的侧壁，金属导杆穿过第一绝缘支撑件、第二绝缘支撑件和第三绝缘支撑件，三相金属导杆上均安装有穿心式变压器。

5、进一步的，第一绝缘支撑件、第二绝缘支撑件和第三绝缘支撑件分别位于金属导杆首端、中部和末端位置，对金属导杆起支撑作用。

6、进一步的，高频信号耦合单元包括高频信号发生单元、电容耦合传感器以及同轴金属屏蔽，同轴金属屏蔽包覆在升流单元的金属导杆外，同轴金属屏蔽内安装有电容耦合传感器，三相的电容耦合传感器均连接至高频信号发生单元；的三相高频信号发生单元用于产生模拟电缆沟道现场的高频电磁信号。

7、进一步的，电缆交叠单元包括绝缘面板，绝缘面板为多层结构，每层设置有滑动导轨，滑动导轨上安装有可旋盘面，可旋盘面包括底座和转动安装在底座上的转盘，可旋盘面两端均有接插件，可旋盘面可以将该接插件在平面上进行旋转，接插件包括自内向外依次设置的三相线芯插头、金属同轴屏蔽结构和橡胶层。

8、进一步的，绝缘面板上安装有用于固定可旋盘面位置的卡紧锁。

9、进一步的，线芯插头为金属材质，转盘由绝缘材料制成。

10、一种多回路配电电缆交叠状态电磁分布特征模拟方法，基于上述的装置，包括以下步骤：

11、s1、设模拟电缆沟道中配电电缆的总回路数为m，将每一回路的电缆段的首端三相剥离分开，将三相导体与高频信号耦合单元对接，将每一回路的电缆段n的末端三相剥离分开，将三相导体与升流单元副边对接；

12、s2、将每一回路的各个电缆段通过电缆交叠单元进行对接，电缆交叠单元两侧的电缆段根据测试需求进行位置的更改；

13、s3、使调相单元将相位差为120°的三相工频电压转化为m组初始相位φ不同的三相电压，将调相后的电压分别连接至升流单元中的m个a、b、c三相的穿心式变压器上；

14、使高频信号耦合单元产生需的高频信号，产生的信号通过电容耦合传感器16耦合至该电缆线芯中；

15、s4、在每个电缆段中具有不同的电缆交叠形式，而且每回路电缆中流过不同大小的电流，载有不同类型的高频信号；在每个电缆段中，通过罗格夫斯基线圈、电容耦合器、特高频传感器和/或地电波传感器等电磁信号检测装置对不同位置或实际需求的位置进行信号测量。

16、进一步的，进行电缆验电研究时，对其中一回电缆不施加升流信号，仅通过路径仪对该回路电缆施加脉冲信号，其他回路正常升流，并在其他回路中耦合高次谐波信号、随机噪声信号和/或局部放电信号；利用交叠单元改变电缆段的交叠情况以及其他相施加信号的特征，用高频ct检测不施加升流信号的回路的信号特征。

17、进一步的，进行局部放电干扰测试时，利用交叠单元改变不同电缆的交叠状态，设置不同的放电信号类型，并通过高频信号耦合单元设置不同的噪声干扰，然后用特高频传感器测量局部放电信号。

18、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：

19、本发明所述的模拟装置包括升流单元、高频信号耦合单元、电缆段、电缆交叠单元以及电磁信号测量单元，利用升流单元向不同的电缆模拟回路提供不同的电流负载，利用高频信号耦合单元产生模拟电缆沟道现场可能出现的高频电磁信号，利用电缆段和电缆交叠单元模拟电缆交叠状态，采用模块化设计，仅通过改变电缆连接插头的位置便可以模拟多段不同电缆交叠状态，并能够同时施加不同的电流负荷以及高频信号，能够较为方便的实现对电缆沟道中电缆群的真实模拟。

20、进一步的，本发明的交叠单元包括绝缘面板，所述绝缘面板为多层结构，每层设置有可水平滑动且可旋转的可旋转盘面，可通过可旋转盘面的的滑动和转动，可方便快速的模拟不同的电缆交叠形式，操作方便，实用性强。

21、进一步的，在升流单元和高频信号耦合单元外设置电磁屏蔽箱体，电磁屏蔽箱体能够将电磁耦合单元信号屏蔽在箱体内，使得电磁信号仅通过电磁耦合单元耦合到电缆内部，避免通过空间传播至各电缆段的电磁信号在测量单元处形成干扰。

22、进一步的，本发明的可旋转盘面与电缆本体结构类似，能够基本还原电缆本体结构，使得由于添加交叠单元、高频信号耦合单元、升流单元等结构对电缆中电磁信号的分布影响较低，得到的测量数据更加准确。

技术特征：

1.一种多回路配电电缆交叠状态电磁分布特征模拟装置，其特征在于，包括调相单元、升流单元、高频信号耦合单元、电缆以及电磁信号测量单元，所述电缆包括n个通过电缆交叠单元连接的电缆段；

2.根据权利要求1所述的一种多回路配电电缆交叠状态电磁分布特征模拟装置，其特征在于，所述升流单元包括三相穿心式变压器、三相金属导杆(3)、绝缘支撑件、电磁屏蔽箱体(5)、第一端部线芯插头(21)和第二端部线芯插头(22)，所述三相穿心式变压器、三相金属导杆(3)和绝缘支撑件均设置在电磁屏蔽箱体(5)中；

3.根据权利要求2所述的一种多回路配电电缆交叠状态电磁分布特征模拟装置，其特征在于，所述第一绝缘支撑件(41)、第二绝缘支撑件(42)和第三绝缘支撑件(43)分别位于金属导杆(3)首端、中部和末端位置，对金属导杆(3)起支撑作用。

4.根据权利要求1所述的一种多回路配电电缆交叠状态电磁分布特征模拟装置，其特征在于，所述高频信号耦合单元包括高频信号发生单元、电容耦合传感器(16)以及同轴金属屏蔽(6)，所述同轴金属屏蔽(6)包覆在升流单元的金属导杆(3)外，同轴金属屏蔽(6)内安装有电容耦合传感器(16)，三相的电容耦合传感器(16)均连接至高频信号发生单元；所述的三相高频信号发生单元用于产生模拟电缆沟道现场的高频电磁信号。

5.根据权利要求1所述的一种多回路配电电缆交叠状态电磁分布特征模拟装置，其特征在于，所述电缆交叠单元包括绝缘面板(14)，所述绝缘面板(14)为多层结构，每层设置有滑动导轨(9)，所述滑动导轨(9)上安装有可旋盘面，所述可旋盘面包括底座(7)和转动安装在底座(7)上的转盘(8)，所述可旋盘面两端均有接插件，可旋盘面可以将该接插件在平面上进行旋转，所述接插件包括自内向外依次设置的三相线芯插头(12)、金属同轴屏蔽结构(15)和橡胶层(13)。

6.根据权利要求5所述的一种多回路配电电缆交叠状态电磁分布特征模拟装置，其特征在于，所述绝缘面板(14)上安装有用于固定可旋盘面位置的卡紧锁(10)。

7.根据权利要求5所述的一种多回路配电电缆交叠状态电磁分布特征模拟装置，其特征在于，所述线芯插头(12)为金属材质，所述转盘(8)由绝缘材料制成。

8.一种多回路配电电缆交叠状态电磁分布特征模拟方法，基于权利要求1所述的装置，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种多回路配电电缆交叠状态电磁分布特征模拟方法，其特征在于，进行电缆验电研究时，对其中一回电缆不施加升流信号，仅通过路径仪对该回路电缆施加脉冲信号，其他回路正常升流，并在其他回路中耦合高次谐波信号、随机噪声信号和/或局部放电信号；利用交叠单元改变电缆段的交叠情况以及其他相施加信号的特征，用高频ct检测不施加升流信号的回路的信号特征。

10.根据权利要求8所述的一种多回路配电电缆交叠状态电磁分布特征模拟方法，其特征在于，进行局部放电干扰测试时，利用交叠单元改变不同电缆的交叠状态，设置不同的放电信号类型，并通过高频信号耦合单元设置不同的噪声干扰，然后用特高频传感器测量局部放电信号。

技术总结
本发明公开了一种多回路配电电缆交叠状态电磁分布特征模拟装置及方法，包括工频电源、调相单元、升流单元、高频信号耦合单元、多个电缆段、多个电缆交叠单元、控制单元以及电磁信号测量单元，采用模块化设计，仅通过改变电缆连接插头的位置便可以同时模拟多段不同电缆交叠状态，并能够同时施加不同的电流负荷以及高频信号，能够实现对电缆沟道中电缆群的真实模拟。

技术研发人员：侯喆,杨博,琚泽立,滕森,尚宇,云霞皓月,蔡文晟,弓明超,蒲路,赵学风,杨传凯,任双赞,孙浩飞,段玮,王辰曦,刘娇健
受保护的技术使用者：国网陕西省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12